破解隧道定位多径效应难题:基于实测数据的第一代与第二代UWB定位效果对比

在隧道环境中,定位效果会受到多种环境因素的显著影响。

其封闭结构、复杂材质和严重的多径效应这些因素共同作用,往往容易导致定位轨迹发生漂移、精度下降和稳定性不足,从而难以满足隧道环境下对高精度定位、区域安全动态管理、施工安全管控等方面的实际应用需求。

如何破解隧道定位难题? 四相科技第二代UWB技术带来了全新的答案

一、实测对比:从"能用"到"好用"的跨越

第一代UWB技术已在公安办案区、智能制造车间等常规场景中证明了其定位能力,能够满足多数标准环境下的业务需求。但是在隧道等复杂多径环境下则因反射路径多、电磁干扰多等容易出现定位丢失或不稳定的情况。

而第二代UWB通过采用CH9高信道频段,能够有效避开4G/5G/Wi-Fi等常见无线通信频段的干扰。此外,第二代UWB在物理层集成了STS(加扰时间戳序列)安全加密机制,可以防止受到恶意信号的干扰,抵御中继攻击,进一步提升在隧道等复杂多径环境下的定位稳定性和测距成功率。

针对两代UWB产品的定位测距性能差异,我们聚焦测距成功率、测距稳定性以及抗干扰能力这些关键指标进行了测试,具体测试情况如下所示:

1. 定位精度测试

在多径效应较为严重的隧道环境下,第一代UWB与第二代UWB在精度测试方面都比较精确,在50m时测距精度为20cm左右(去除馈线误差)。

2.平台轨迹演示

定位标签卡举高测试:将第一代标签卡和第二代标签卡都举过肩部测试,保持两代标签与基站无遮挡。两代产品定位效果无明显差别,定位效果都不错,不存在定位大幅波动的情况。

定位标签卡放口袋测试:将两代标签卡都放入衣服口袋中测试,两代产品定位效果存在明显差异,由于有人体和现场金属栏杆的遮挡,在测试过程中第一代UWB出现位置轨迹跳跃的情况,而与第二代UWB在整个测试过程中轨迹无明显波动。

3.TOF测距成功率测试

定位标签卡举高测试:将两代标签卡举过肩部测试,保持两代标签与基站无遮挡,第一代UWB与第二代UWB在TOF测距成功率方面有一定差距:第一代UWB采用低频信道,隧道中可能存在其他信号干扰,整体测距成功率保持在90%左右;而第二代UWB采用了高频信道,几乎不存在其他信号干扰,整体测距成功率保持在98%以上,在测距成功率方面第二代UWB产品明显优于第一代UWB产品。

定位标签卡放口袋测试:将两代标签卡都放入衣服口袋中测试,第一代UWB与第二代UWB在TOF测距成功率方面存在明显差距:由于有人体和现场金属栏杆的遮挡,第一代UWB在整个测试过程中测距有效性会出现间断false的情况,定位成功率在87%左右;而第二代UWB在整个测试过程中测距有效性几乎无false情况,定位成功率始终保持在98%以上。

4.测距稳定性测试

定位标签卡举高测试:将两代标签卡都举过肩部测试,保持两代标签卡与基站无遮挡,第一代UWB与第二代UWB在测距稳定性方面无明显差距,都比较稳定,几乎无波动情况。

定位标签卡口袋测试:将两代标签卡都放入衣服口袋中测试,由于有人体和现场金属栏杆的遮挡,第一代UWB与第二代UWB在测距稳定性方面有明显差距,第一代UWB在行走过程中因遮挡问题出现了几次位置波动情况,第二代UWB在整个行走过程中无波动。

二、应用方案:隧道施工全方位安全管控

为提高隧道施工的安全性,加强人员安全管控,四相科技基于UWB高精度定位技术,融合WIFI通信技术,打造隧道人车位置管理解决方案。在第二代UWB技术下,系统的实时定位、电子围栏区域管理、轨迹回放、寻呼撤离等核心功能得到了全面强化,整体提升了隧道安全风险防控能力、运维与资产管理效率,并为应急救援提供了可靠的数字化支持。

系统还支持与隧道环境监测、门禁控制、视频监控等系统对接,多系统集成联动,建设隧道安全综合管控体系。

目前,我们已成功为广东、湖南、四川、山东、西藏、新疆等全国多个省市的隧道工程项目提供了专业可靠的解决方案,累计完成100+隧道项目的交付工作,涵盖高速公路隧道工程、铁路隧道工程、城市轨道交通地铁隧道共创和城市综合管廊项目等,充分体现了四相在隧道安全领域的技术优势和服务能力。

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